JP2001323825A - 予混合圧縮自着火機関及びその制御方法 - Google Patents
予混合圧縮自着火機関及びその制御方法Info
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 始動性が良く、常に好適な状態で運転でき、
エネルギ効率が良い予混合圧縮自着火機関及びその制御
方法を提供する。 【解決手段】 予混合圧縮自着火機関（２）の給気口
（２ｂ）をターボ過給機（４）の給気側タービン（４
ａ）及び燃料タンク（５）に接続し、予混合圧縮自着火
機関（２）の排気口（２ｃ）をターボ過給機（４）の排
気側タービン（４ｂ）に接続し、ターボ過給機（４）の
駆動軸（４ｃ）をモータ機能及び発電機能を有するター
ボコンパウンド（６）として利用し、ターボ過給機
（４）の給気量を検知する検知器（１０）の検知信号を
受けてターボコンパウンド（６）へ機能切替信号を出力
する制御手段（９）を設けている。
エネルギ効率が良い予混合圧縮自着火機関及びその制御
方法を提供する。 【解決手段】 予混合圧縮自着火機関（２）の給気口
（２ｂ）をターボ過給機（４）の給気側タービン（４
ａ）及び燃料タンク（５）に接続し、予混合圧縮自着火
機関（２）の排気口（２ｃ）をターボ過給機（４）の排
気側タービン（４ｂ）に接続し、ターボ過給機（４）の
駆動軸（４ｃ）をモータ機能及び発電機能を有するター
ボコンパウンド（６）として利用し、ターボ過給機
（４）の給気量を検知する検知器（１０）の検知信号を
受けてターボコンパウンド（６）へ機能切替信号を出力
する制御手段（９）を設けている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、予混合圧縮自着火
機関及びその制御方法に関するものである。
機関及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の予混合圧縮自着火機関を図８で示
す。図８において、予混合圧縮自着火機関２１は、圧縮
自着火機関２２の給気口２２ｂをターボ過給機２４の給
気側タービン２４ａ及び燃料タンク２５に接続し、排気
口２２ｃをターボ過給機２４の排気側タービン２４ｂに
接続している。
す。図８において、予混合圧縮自着火機関２１は、圧縮
自着火機関２２の給気口２２ｂをターボ過給機２４の給
気側タービン２４ａ及び燃料タンク２５に接続し、排気
口２２ｃをターボ過給機２４の排気側タービン２４ｂに
接続している。
【０００３】この予混合圧縮自着火機関２２は、燃料混
合気体を高圧縮比のピストンで圧縮し、自着火させるこ
とにより燃料混合気体を燃焼して動力を取り出してい
る。ここで、予混合圧縮自着火機関２２の運転可能な燃
料混合気体は、従来の内燃機関（例えば火花点火式の内
燃機関等）に比べて希薄（燃料リーン或いはエアリッ
チ）であるため、多量の空気の供給が必要である。しか
し、当該空気の量は、従来のターボ過給機２４の性能で
は賄いきれないほど多量であるため、図８の予混合自着
火圧縮機関２２では、給気量が不足した状態で運転して
しまう場合が多い。そのため、予混合圧縮自着火機関２
２の始動性が悪く、安定した運転が困難であった。ま
た、機関の回転数が非常に高くなり、排気流量が十分多
量となれば、運転に必要な給気量を賄う以上に排気側タ
ービンの回転数も高くなる場合が存在する。その様な場
合、運転に必要な給気量を賄う以上の排気側タービンの
回転エネルギ（換言すれば、排気ガスの余分なエネル
ギ）を有効利用したいという要請が存在する。しかし、
図８で示す様なターボ過給機は発電機能を有していない
ために、排気ガスの余分なエネルギは利用されること無
く、浪費されていた。
合気体を高圧縮比のピストンで圧縮し、自着火させるこ
とにより燃料混合気体を燃焼して動力を取り出してい
る。ここで、予混合圧縮自着火機関２２の運転可能な燃
料混合気体は、従来の内燃機関（例えば火花点火式の内
燃機関等）に比べて希薄（燃料リーン或いはエアリッ
チ）であるため、多量の空気の供給が必要である。しか
し、当該空気の量は、従来のターボ過給機２４の性能で
は賄いきれないほど多量であるため、図８の予混合自着
火圧縮機関２２では、給気量が不足した状態で運転して
しまう場合が多い。そのため、予混合圧縮自着火機関２
２の始動性が悪く、安定した運転が困難であった。ま
た、機関の回転数が非常に高くなり、排気流量が十分多
量となれば、運転に必要な給気量を賄う以上に排気側タ
ービンの回転数も高くなる場合が存在する。その様な場
合、運転に必要な給気量を賄う以上の排気側タービンの
回転エネルギ（換言すれば、排気ガスの余分なエネル
ギ）を有効利用したいという要請が存在する。しかし、
図８で示す様なターボ過給機は発電機能を有していない
ために、排気ガスの余分なエネルギは利用されること無
く、浪費されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した様
な従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、始
動性が良く、常に好適な状態で運転でき、エネルギ効率
が良い予混合圧縮自着火機関及びその制御方法を提供す
ることを目的としている。
な従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、始
動性が良く、常に好適な状態で運転でき、エネルギ効率
が良い予混合圧縮自着火機関及びその制御方法を提供す
ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の予混合圧縮自着
火機関は、予混合圧縮自着火機関の給気口に連通する給
気配管に介装されたターボ過給機の給気側タービンと、
予混合圧縮自着火機関の排気口と連通する排気配管に介
装されたターボ過給機の排気側タービンと、ターボ過給
機の駆動軸と接続され且つモータ機能及び発電機能を有
するターボコンパウンドとして利用し、予混合圧縮自着
火機関の運転状態を検知する検知手段と、該検知手段の
検知信号に基いて前記ターボコンパウンドの機能を決定
する制御信号を出力する制御手段、とを設けている。本
発明の実施に際して、予混合圧縮自着火機関の運転状態
を検知する検知手段は、給気量（本明細書では「排気エ
ネルギ」を含む概念の文言である）の不足、過剰、適性
を判断する手段（例えば、ターボ過給機の給気量を検知
する検知器）であるのが好ましい。具体的には、予混合
圧縮自着火機関で駆動される発電機の発電量を検知する
出力電力センサ、予混合圧縮自着火機関のシリンダ内の
圧力を検知する圧力センサ（筒内圧センサ）、予混合圧
縮自着火機関の給気口に設けた給気流量センサ等を設け
ることが出来る。
火機関は、予混合圧縮自着火機関の給気口に連通する給
気配管に介装されたターボ過給機の給気側タービンと、
予混合圧縮自着火機関の排気口と連通する排気配管に介
装されたターボ過給機の排気側タービンと、ターボ過給
機の駆動軸と接続され且つモータ機能及び発電機能を有
するターボコンパウンドとして利用し、予混合圧縮自着
火機関の運転状態を検知する検知手段と、該検知手段の
検知信号に基いて前記ターボコンパウンドの機能を決定
する制御信号を出力する制御手段、とを設けている。本
発明の実施に際して、予混合圧縮自着火機関の運転状態
を検知する検知手段は、給気量（本明細書では「排気エ
ネルギ」を含む概念の文言である）の不足、過剰、適性
を判断する手段（例えば、ターボ過給機の給気量を検知
する検知器）であるのが好ましい。具体的には、予混合
圧縮自着火機関で駆動される発電機の発電量を検知する
出力電力センサ、予混合圧縮自着火機関のシリンダ内の
圧力を検知する圧力センサ（筒内圧センサ）、予混合圧
縮自着火機関の給気口に設けた給気流量センサ等を設け
ることが出来る。
【０００６】また本発明の予混合圧縮自着火機関の制御
方法は、ターボ過給機を有する予混合圧縮自着火機関の
運転状態を検知する運転状態検知工程と、ターボ過給機
の駆動軸に接続され且つモータ機能及び発電機能を有す
るターボコンパウンドの機能を前記運転状態検知工程で
検知された運転状態に基いて決定するターボコンパウン
ド機能決定工程とを有しており、該ターボコンパウンド
機能決定工程では、給気量が不足している運転状態の場
合には前記ターボコンパウンドをモータとして機能せし
め、給気量が過剰な運転状態の場合には前記ターボコン
パウンドを発電機として機能せしめる様な制御を行うこ
とを特徴としている。
方法は、ターボ過給機を有する予混合圧縮自着火機関の
運転状態を検知する運転状態検知工程と、ターボ過給機
の駆動軸に接続され且つモータ機能及び発電機能を有す
るターボコンパウンドの機能を前記運転状態検知工程で
検知された運転状態に基いて決定するターボコンパウン
ド機能決定工程とを有しており、該ターボコンパウンド
機能決定工程では、給気量が不足している運転状態の場
合には前記ターボコンパウンドをモータとして機能せし
め、給気量が過剰な運転状態の場合には前記ターボコン
パウンドを発電機として機能せしめる様な制御を行うこ
とを特徴としている。
【０００７】係る構成を具備する本発明によれば、前記
検知手段により、始動時やその他の運転中に給気量が不
足している状態が検知された場合には、前記ターボコン
パウンドをモータとして機能せしめ、給気側タービンの
回転数を上昇せしめる。給気側タービンの回転数が上昇
すれば、給気量が増加し、給気量不足に伴う問題が解消
する。一方、排気量が多く、排気側タービン及び給気側
タービンの回転数及び給気量が過剰となった場合には、
前記ターボコンパウンドを発電機として機能せしめれ
ば、排気タービンの当該過剰な回転は発電気であるター
ボコンパウンドを回転して、発電することにより消費さ
れる。その結果、従来はそのまま排出されていた排気ガ
スのエネルギを、有効利用することが出来るのである。
検知手段により、始動時やその他の運転中に給気量が不
足している状態が検知された場合には、前記ターボコン
パウンドをモータとして機能せしめ、給気側タービンの
回転数を上昇せしめる。給気側タービンの回転数が上昇
すれば、給気量が増加し、給気量不足に伴う問題が解消
する。一方、排気量が多く、排気側タービン及び給気側
タービンの回転数及び給気量が過剰となった場合には、
前記ターボコンパウンドを発電機として機能せしめれ
ば、排気タービンの当該過剰な回転は発電気であるター
ボコンパウンドを回転して、発電することにより消費さ
れる。その結果、従来はそのまま排出されていた排気ガ
スのエネルギを、有効利用することが出来るのである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照にして、本
発明の実施の形態を説明する。図１において符号１で示
す機関は、予混合圧縮自着火機関２により発電機３を駆
動するようにしたものである。予混合圧縮自着火機関２
の出力軸２ａを発電機３に接続し、予混合圧縮自着火機
関２の給気口２ｂをターボ過給機４の給気側タービン４
ａ及び燃料タンク５に接続し、排気口２ｃをターボ過給
機４の排気側タービン４ｂに接続し、ターボ過給機４の
駆動軸４ｃをターボコンパウンド６に接続している。
発明の実施の形態を説明する。図１において符号１で示
す機関は、予混合圧縮自着火機関２により発電機３を駆
動するようにしたものである。予混合圧縮自着火機関２
の出力軸２ａを発電機３に接続し、予混合圧縮自着火機
関２の給気口２ｂをターボ過給機４の給気側タービン４
ａ及び燃料タンク５に接続し、排気口２ｃをターボ過給
機４の排気側タービン４ｂに接続し、ターボ過給機４の
駆動軸４ｃをターボコンパウンド６に接続している。
【０００９】予混合圧縮自着火機関２は、ターボ過給機
４の給気側タービン４ａから送られてくる空気と燃料タ
ンク５から送られてくる燃料との燃料混合気体を給気口
２ｂから吸引し、この燃料混合気体を圧縮して燃焼し、
排気口２ｃから排ガスをターボ過給機４の排気側タービ
ン４ｂに排出してターボ過給機４を駆動する。そして、
予混合圧縮自着火機関２の出力軸２ａに接続された発電
機３を駆動するようになっている。
４の給気側タービン４ａから送られてくる空気と燃料タ
ンク５から送られてくる燃料との燃料混合気体を給気口
２ｂから吸引し、この燃料混合気体を圧縮して燃焼し、
排気口２ｃから排ガスをターボ過給機４の排気側タービ
ン４ｂに排出してターボ過給機４を駆動する。そして、
予混合圧縮自着火機関２の出力軸２ａに接続された発電
機３を駆動するようになっている。
【００１０】なお、燃料タンク５内の燃料としては、天
然ガス等の気体燃料が好適であるが、石油等の液体燃料
でも実施できる。また、予混合圧縮自着火機関２で駆動
される機器は、コージェネレーションシステムにおける
発電機が好適である。但し、機関２は、自動車または工
作機械等の駆動用にも適用できる。
然ガス等の気体燃料が好適であるが、石油等の液体燃料
でも実施できる。また、予混合圧縮自着火機関２で駆動
される機器は、コージェネレーションシステムにおける
発電機が好適である。但し、機関２は、自動車または工
作機械等の駆動用にも適用できる。
【００１１】発電機３は予混合圧縮自着火機関２により
駆動され、発電機３で発電された電力は、電力線７を介
して図示しない消電機器に送られるようになっている。
ターボ過給機４の給気側タービン４ａ及び排気側タービ
ン４ｂは連結軸４ｄで接続され、ターボ過給機４の駆動
軸４ｃはターボコンパウンド６に接続されている。給気
側タービン４ａは、吸引口４ｅから吸い込んだ空気及び
燃料タンク５から送られてくる燃料が混合された燃料混
合気体を予混合圧縮自着火機関２へ送る。排気側タービ
ン４ｂは予混合圧縮自着火機関２から送られてくる排気
ガスにより回転し、給気側タービン４ａ及びターボコン
パウンド６を駆動する。また、排気側タービン４ｂはタ
ーボコンパウンド６により回転し、給気側タービン４ａ
を駆動するようになっている。
駆動され、発電機３で発電された電力は、電力線７を介
して図示しない消電機器に送られるようになっている。
ターボ過給機４の給気側タービン４ａ及び排気側タービ
ン４ｂは連結軸４ｄで接続され、ターボ過給機４の駆動
軸４ｃはターボコンパウンド６に接続されている。給気
側タービン４ａは、吸引口４ｅから吸い込んだ空気及び
燃料タンク５から送られてくる燃料が混合された燃料混
合気体を予混合圧縮自着火機関２へ送る。排気側タービ
ン４ｂは予混合圧縮自着火機関２から送られてくる排気
ガスにより回転し、給気側タービン４ａ及びターボコン
パウンド６を駆動する。また、排気側タービン４ｂはタ
ーボコンパウンド６により回転し、給気側タービン４ａ
を駆動するようになっている。
【００１２】ターボコンパウンド６はモータ機能及び発
電機能を有し、後述する制御手段から機能切替信号を受
けて機能が切り替えられるようになっている。そして、
モータ機能では電力線８から送られてくる電力により駆
動してターボ過給機４を回転し、発電機能ではターボ過
給機４により回転して発電し、発電された電力を電力線
８を介して図示しない消電機器に送るようになってい
る。
電機能を有し、後述する制御手段から機能切替信号を受
けて機能が切り替えられるようになっている。そして、
モータ機能では電力線８から送られてくる電力により駆
動してターボ過給機４を回転し、発電機能ではターボ過
給機４により回転して発電し、発電された電力を電力線
８を介して図示しない消電機器に送るようになってい
る。
【００１３】そして、予混合圧縮自着火機関１にはター
ボ過給機４の給気量を検知する検知器（検知手段）と、
該検知器から検知信号を受けてターボコンパウンド６を
制御する制御手段９が設けられている。
ボ過給機４の給気量を検知する検知器（検知手段）と、
該検知器から検知信号を受けてターボコンパウンド６を
制御する制御手段９が設けられている。
【００１４】ここで、前記検知器は、予混合圧縮自着火
機関２の運転状態を検知するためのものである。そして
図示の実施形態においては、予混合圧縮自着火機関２の
運転状態を検知するため、ターボ過給機４の給気量の過
不足を判断して信号を出力しており、図１の実施形態で
は、発電機３の発電量を検知する出力電力センサ１０が
用いられている。制御手段９の記憶部９ａには、図２に
示すようなデータが記憶されている。図２において、例
えばターボ過給機４の給気量１００が適正給気量の中心
であるとすると、８０以下が給気不足（Ｘ）、１２０以
上が給気過剰（Ｙ）、８０〜１２０が適正給気（Ｚ）で
ある。
機関２の運転状態を検知するためのものである。そして
図示の実施形態においては、予混合圧縮自着火機関２の
運転状態を検知するため、ターボ過給機４の給気量の過
不足を判断して信号を出力しており、図１の実施形態で
は、発電機３の発電量を検知する出力電力センサ１０が
用いられている。制御手段９の記憶部９ａには、図２に
示すようなデータが記憶されている。図２において、例
えばターボ過給機４の給気量１００が適正給気量の中心
であるとすると、８０以下が給気不足（Ｘ）、１２０以
上が給気過剰（Ｙ）、８０〜１２０が適正給気（Ｚ）で
ある。
【００１５】そして、制御手段９の制御部９ｂは出力電
力センサ１０の検知信号と記憶部９ａに記憶されている
データからターボ過給機４の給気量の過不足を判断し、
給気不足（図２のＸ）と判断するとターボコンパウンド
６へモータ機能切替信号を出力し、給気過剰（図２の
Ｙ）と判断すると発電機能切換信号を出力し、適正給気
（図２のＺ）と判断するとターボコンパウンド６への機
能切替信号を消勢するようになっている。
力センサ１０の検知信号と記憶部９ａに記憶されている
データからターボ過給機４の給気量の過不足を判断し、
給気不足（図２のＸ）と判断するとターボコンパウンド
６へモータ機能切替信号を出力し、給気過剰（図２の
Ｙ）と判断すると発電機能切換信号を出力し、適正給気
（図２のＺ）と判断するとターボコンパウンド６への機
能切替信号を消勢するようになっている。
【００１６】次に、図３のフロー図に基づいて予混合圧
縮自着火機関１の制御方法を説明する。予混合圧縮自着
火機関１を始動すると、制御手段９の制御部９ｂは検知
器の検知信号、即ち出力電力センサ１０の検知信号を読
み取り（ＳＴ１）、出力電力センサ１０の検知信号と記
憶部９ａに記憶されているデータからターボ過給機４の
給気量の過不足を判断する（ＳＴ２）。当然、始動時は
給気不足（図２のＸの部分）でありターボコンパウンド
６へモータ機能切替信号を出力する（ＳＴ３）。
縮自着火機関１の制御方法を説明する。予混合圧縮自着
火機関１を始動すると、制御手段９の制御部９ｂは検知
器の検知信号、即ち出力電力センサ１０の検知信号を読
み取り（ＳＴ１）、出力電力センサ１０の検知信号と記
憶部９ａに記憶されているデータからターボ過給機４の
給気量の過不足を判断する（ＳＴ２）。当然、始動時は
給気不足（図２のＸの部分）でありターボコンパウンド
６へモータ機能切替信号を出力する（ＳＴ３）。
【００１７】制御手段９からモータ機能切替信号を受け
たターボコンパウンド６は、モータ機能に切り替わり、
電力線８から送られてくる電力により回転し、ターボ過
給機４を駆動する。このようにターボコンパウンド６を
モータ機能に切り替え、電力線８から送られてくる電力
により回転してターボ過給機４を駆動するので、予混合
圧縮自着火機関２に充分な燃料混合気体が供給され、予
混合圧縮自着火機関１の始動性が向上して始動時から運
転が安定する。
たターボコンパウンド６は、モータ機能に切り替わり、
電力線８から送られてくる電力により回転し、ターボ過
給機４を駆動する。このようにターボコンパウンド６を
モータ機能に切り替え、電力線８から送られてくる電力
により回転してターボ過給機４を駆動するので、予混合
圧縮自着火機関２に充分な燃料混合気体が供給され、予
混合圧縮自着火機関１の始動性が向上して始動時から運
転が安定する。
【００１８】予混合圧縮自着火機関１の運転中は制御手
段９の制御部９ｂは出力電力センサ１０の検知信号を常
に読み取り（ＳＴ１）、出力電力センサ１０の検知信号
と記憶部９ａに記憶されているデータからターボ過給機
４の給気量の過不足を判断する（ＳＴ２）。そして、上
述した始動時や、予混合圧縮自着火機関１の負荷の増大
時、即ち発電機３で発電された電力の消費が増大して高
速運転になる時等に、給気量が不足している（図２のＸ
の部分）と判断されると、ターボコンパウンド６へモー
タ機能切替信号を出力し（ＳＴ３）、そのモータ機能に
より給気側タービン４ａを回転して、給気量を増大せし
める。予混合圧縮自着火機関１の負荷の減少、即ち発電
機３で発電された電力の消費が減少して低速運転になる
時等の様に、給気過剰（図２のＹの部分）と判断される
場合には、ターボコンパウンド６へ発電機能切換信号を
出力し（ＳＴ４）、ターボコンパウンド６を発電機とし
て機能させる。その結果、給気過剰で排気タービン４Ｂ
の回転数が過剰であっても、その回転力はターボコンパ
ウンド６における発電に有効利用される。
段９の制御部９ｂは出力電力センサ１０の検知信号を常
に読み取り（ＳＴ１）、出力電力センサ１０の検知信号
と記憶部９ａに記憶されているデータからターボ過給機
４の給気量の過不足を判断する（ＳＴ２）。そして、上
述した始動時や、予混合圧縮自着火機関１の負荷の増大
時、即ち発電機３で発電された電力の消費が増大して高
速運転になる時等に、給気量が不足している（図２のＸ
の部分）と判断されると、ターボコンパウンド６へモー
タ機能切替信号を出力し（ＳＴ３）、そのモータ機能に
より給気側タービン４ａを回転して、給気量を増大せし
める。予混合圧縮自着火機関１の負荷の減少、即ち発電
機３で発電された電力の消費が減少して低速運転になる
時等の様に、給気過剰（図２のＹの部分）と判断される
場合には、ターボコンパウンド６へ発電機能切換信号を
出力し（ＳＴ４）、ターボコンパウンド６を発電機とし
て機能させる。その結果、給気過剰で排気タービン４Ｂ
の回転数が過剰であっても、その回転力はターボコンパ
ウンド６における発電に有効利用される。
【００１９】予混合圧縮自着火機関１の負荷が安定して
おり、発電機３で発電された電力の消費も安定して、給
気量が適正（図３のＺの部分）であると判断されると、
ターボコンパウンド６への機能切替信号を消勢する（Ｓ
Ｔ５）。そして、制御手段９から機能切替信号の消勢を
受けたターボコンパウンド６は、モータ機能または発電
機能を停止する。
おり、発電機３で発電された電力の消費も安定して、給
気量が適正（図３のＺの部分）であると判断されると、
ターボコンパウンド６への機能切替信号を消勢する（Ｓ
Ｔ５）。そして、制御手段９から機能切替信号の消勢を
受けたターボコンパウンド６は、モータ機能または発電
機能を停止する。
【００２０】上述したように、給気不足の場合にはター
ボコンパウンド６がモータ機能に切り替わってターボ過
給機４を駆動するので、予混合圧縮自着火機関１の始動
性が向上し、高速運転への追従性が向上する。また、給
気過剰の場合にはターボコンパウンド６が発電機能に切
り替わってターボ過給機４からエネルギを得て発電する
ので、低速運転への追従性が向上し、エネルギ効率が良
くなる。このように、予混合圧縮自着火機関１が適正給
気で駆動されるように制御されるので、給気不足又は給
気過剰による不完全燃焼を起こすことがなくなる。以上
のように予混合圧縮自着火機関１は制御され、予混合圧
縮自着火機関１が停止されて制御が終わる（ＳＴ６）。
ボコンパウンド６がモータ機能に切り替わってターボ過
給機４を駆動するので、予混合圧縮自着火機関１の始動
性が向上し、高速運転への追従性が向上する。また、給
気過剰の場合にはターボコンパウンド６が発電機能に切
り替わってターボ過給機４からエネルギを得て発電する
ので、低速運転への追従性が向上し、エネルギ効率が良
くなる。このように、予混合圧縮自着火機関１が適正給
気で駆動されるように制御されるので、給気不足又は給
気過剰による不完全燃焼を起こすことがなくなる。以上
のように予混合圧縮自着火機関１は制御され、予混合圧
縮自着火機関１が停止されて制御が終わる（ＳＴ６）。
【００２１】図４は、本発明の第二実施形態の予混合圧
縮自着火機関を示すもので、上述した第一実施形態と同
一部分には同一符号を付し、簡略して説明する。この実
施形態では、予混合圧縮自着火機関１のターボ過給機４
の給気量の過不足を判断する信号を出力する検知器とし
て、予混合圧縮自着火機関２のシリンダ内の圧力を検知
する圧力センサ１１が用いられている。そして、制御手
段９は、圧力センサ１１から検知信号を受けてターボコ
ンパウンド６を制御するようになっている。
縮自着火機関を示すもので、上述した第一実施形態と同
一部分には同一符号を付し、簡略して説明する。この実
施形態では、予混合圧縮自着火機関１のターボ過給機４
の給気量の過不足を判断する信号を出力する検知器とし
て、予混合圧縮自着火機関２のシリンダ内の圧力を検知
する圧力センサ１１が用いられている。そして、制御手
段９は、圧力センサ１１から検知信号を受けてターボコ
ンパウンド６を制御するようになっている。
【００２２】次に、図５のフロー図に基づいて、第二の
実施の形態の予混合圧縮自着火機関１の制御方法を説明
する。この実施形態においても、運転状態を給気量によ
り判断している。すなわち、制御手段９は圧力センサ１
１の検知信号を読み取り（ＳＴ２１）、ターボ過給機４
の給気量の過不足を判断し（ＳＴ２２）、給気不足と判
断するとターボコンパウンド６へモータ機能切替信号を
出力し（ＳＴ２３）、給気過剰と判断すると発電機能切
換信号を出力し（ＳＴ２４）、適正給気であると判断す
ると機能切替信号を消勢する（ＳＴ２５）。
実施の形態の予混合圧縮自着火機関１の制御方法を説明
する。この実施形態においても、運転状態を給気量によ
り判断している。すなわち、制御手段９は圧力センサ１
１の検知信号を読み取り（ＳＴ２１）、ターボ過給機４
の給気量の過不足を判断し（ＳＴ２２）、給気不足と判
断するとターボコンパウンド６へモータ機能切替信号を
出力し（ＳＴ２３）、給気過剰と判断すると発電機能切
換信号を出力し（ＳＴ２４）、適正給気であると判断す
ると機能切替信号を消勢する（ＳＴ２５）。
【００２３】そして、制御手段９からモータ機能切替信
号を受けたターボコンパウンド６は、モータ機能に切り
替わり、電力線８から送られてくる電力により回転し、
ターボ過給機４を駆動する。また、制御手段９から発電
機能切替信号を受けたターボコンパウンド６は、発電機
能に切り替わり、ターボ過給機４で駆動されて発電し、
電力を電力線８から送電する。さらに、制御手段９から
機能切替信号の消勢を受けたターボコンパウンド６は、
モータ機能または発電機能を停止する。以上のように、
第二の実施の形態の予混合圧縮自着火機関１は制御さ
れ、予混合圧縮自着火機関１が停止されて制御が終わる
（ＳＴ２６）。
号を受けたターボコンパウンド６は、モータ機能に切り
替わり、電力線８から送られてくる電力により回転し、
ターボ過給機４を駆動する。また、制御手段９から発電
機能切替信号を受けたターボコンパウンド６は、発電機
能に切り替わり、ターボ過給機４で駆動されて発電し、
電力を電力線８から送電する。さらに、制御手段９から
機能切替信号の消勢を受けたターボコンパウンド６は、
モータ機能または発電機能を停止する。以上のように、
第二の実施の形態の予混合圧縮自着火機関１は制御さ
れ、予混合圧縮自着火機関１が停止されて制御が終わる
（ＳＴ２６）。
【００２４】図６は、本発明の第三実施形態の予混合圧
縮自着火機関を示している。上述した第一実施形態と同
一部分には同一符号を付し、簡略して説明する。この実
施形態でも、運転状態を給気量により判定している。そ
して、ターボ過給機４の給気量の過不足を判断する信号
を出力する検知器として、予混合圧縮自着火機関２の給
気口２ｂに設けた給気量センサ１２が用いられている。
そして、制御手段９は、給気量センサ１２から検知信号
を受けてターボコンパウンド６を制御するようになって
いる。
縮自着火機関を示している。上述した第一実施形態と同
一部分には同一符号を付し、簡略して説明する。この実
施形態でも、運転状態を給気量により判定している。そ
して、ターボ過給機４の給気量の過不足を判断する信号
を出力する検知器として、予混合圧縮自着火機関２の給
気口２ｂに設けた給気量センサ１２が用いられている。
そして、制御手段９は、給気量センサ１２から検知信号
を受けてターボコンパウンド６を制御するようになって
いる。
【００２５】次に、図７のフロー図に基づいて、第三実
施形態の予混合圧縮自着火機関１の制御方法を説明す
る。制御手段９は給気量センサ１２の検知信号を読み取
り（ＳＴ３１）、ターボ過給機４の給気量の過不足を判
断し（ＳＴ３２）、給気不足と判断するとターボコンパ
ウンド６へモータ機能切替信号を出力し（ＳＴ３３）、
給気過剰と判断すると発電機能切換信号を出力し（ＳＴ
３４）、適正給気であると判断すると機能切替信号を消
勢する（ＳＴ３５）。
施形態の予混合圧縮自着火機関１の制御方法を説明す
る。制御手段９は給気量センサ１２の検知信号を読み取
り（ＳＴ３１）、ターボ過給機４の給気量の過不足を判
断し（ＳＴ３２）、給気不足と判断するとターボコンパ
ウンド６へモータ機能切替信号を出力し（ＳＴ３３）、
給気過剰と判断すると発電機能切換信号を出力し（ＳＴ
３４）、適正給気であると判断すると機能切替信号を消
勢する（ＳＴ３５）。
【００２６】そして、制御手段９からモータ機能切替信
号を受けたターボコンパウンド６は、モータ機能に切り
替わり、電力線８から送られてくる電力により回転し、
ターボ過給機４を駆動する。また、制御手段９から発電
機能切替信号を受けたターボコンパウンド６は、発電機
能に切り替わり、ターボ過給機４で駆動されて発電し、
電力を電力線８から送電する。さらに、制御手段９から
機能切替信号の消勢を受けたターボコンパウンド６は、
モータ機能または発電機能を停止する。以上のように第
三実施形態の予混合圧縮自着火機関１は制御され、予混
合圧縮自着火機関１が停止されて制御が終わる（ＳＴ３
６）。
号を受けたターボコンパウンド６は、モータ機能に切り
替わり、電力線８から送られてくる電力により回転し、
ターボ過給機４を駆動する。また、制御手段９から発電
機能切替信号を受けたターボコンパウンド６は、発電機
能に切り替わり、ターボ過給機４で駆動されて発電し、
電力を電力線８から送電する。さらに、制御手段９から
機能切替信号の消勢を受けたターボコンパウンド６は、
モータ機能または発電機能を停止する。以上のように第
三実施形態の予混合圧縮自着火機関１は制御され、予混
合圧縮自着火機関１が停止されて制御が終わる（ＳＴ３
６）。
【００２７】
【発明の効果】本発明の予混合圧縮自着火機関及びその
制御方法は、以下の効果を有する。（１） 給気不足の
場合にはターボコンパウンドがモータ機能に切り替わっ
てターボ過給機を駆動するので、予混合圧縮自着火機関
の始動性が向上し、高出力運転への追従性が向上する。
（２） 給気過剰の場合にはターボコンパウンドが発電
機能に切り替わってターボ過給機からエネルギを得るの
で、エネルギ効率の良い予混合圧縮自着火機関となる。
（３） 予混合圧縮自着火機関が適正給気で駆動される
ように制御されるので、給気不足又は給気過剰による異
常燃焼および不完全燃焼を起こすことがなくなる。
制御方法は、以下の効果を有する。（１） 給気不足の
場合にはターボコンパウンドがモータ機能に切り替わっ
てターボ過給機を駆動するので、予混合圧縮自着火機関
の始動性が向上し、高出力運転への追従性が向上する。
（２） 給気過剰の場合にはターボコンパウンドが発電
機能に切り替わってターボ過給機からエネルギを得るの
で、エネルギ効率の良い予混合圧縮自着火機関となる。
（３） 予混合圧縮自着火機関が適正給気で駆動される
ように制御されるので、給気不足又は給気過剰による異
常燃焼および不完全燃焼を起こすことがなくなる。
【図１】本発明の予混合圧縮自着火機関の構成図。
【図２】制御手段の記憶部に記憶されているデータの概
念図。
念図。
【図３】予混合圧縮自着火機関の制御のフロー図。
【図４】第二の実施の形態の予混合圧縮自着火機関の構
成図。
成図。
【図５】第二の実施の形態の予混合圧縮自着火機関の制
御のフロー図。
御のフロー図。
【図６】第三の実施の形態の予混合圧縮自着火機関の構
成図。
成図。
【図７】第三の実施の形態の予混合圧縮自着火機関の制
御のフロー図。
御のフロー図。
【図８】従来の予混合圧縮自着火機関の構成図。
１・・・予混合圧縮自着火機関 ２・・・予混合圧縮自着火機関 ３・・・発電機 ４・・・ターボ過給機 ５・・・燃料タンク ６・・・ターボコンパウンド ７、８・・・電力線 ９・・・制御手段 １０・・・出力電力センサ（検知器） １１・・・圧力センサ（検知器） １２・・・給気量センサ（検知器）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 19/10 Ｆ０２Ｄ 19/10 ３Ｇ３０１ 29/06 29/06 Ｈ 41/02 ３５１ 41/02 ３５１ ３８０ ３８０Ｄ 45/00 ３６４ 45/00 ３６４Ｅ (72)発明者 川 端 康 晴 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 DA02 DA07 EA20 FA04 FA05 JA22 JA45 JB26 3G023 AA01 AA02 AA08 AA17 AB05 AC02 AC07 AF03 3G084 AA01 BA08 CA01 DA02 DA05 EA04 EA11 EB06 FA00 FA12 FA21 3G092 AA02 AA18 AB03 AB06 DB03 DB04 EA08 EA11 EC09 FA10 FA24 FA31 GA01 HA15X HA15Z HC01Z HF01X 3G093 AA16 AB01 BA15 BA19 CA01 DA00 DA02 EA14 EB08 EC02 FA11 3G301 HA02 HA11 HA26 HA27 JA02 JA03 KA01 LC03 NA08 NC01 PA00Z PA16Z PC01Z
Claims (2)
- 【請求項１】 予混合圧縮自着火機関の給気口に連通す
る給気配管に介装されたターボ過給機の給気側タービン
と、予混合圧縮自着火機関の排気口と連通する排気配管
に介装されたターボ過給機の排気側タービンと、ターボ
過給機の駆動軸と接続され且つモータ機能及び発電機能
を有するターボコンパウンドとして利用し、予混合圧縮
自着火機関の運転状態を検知する検知手段と、該検知手
段の検知信号に基いて前記ターボコンパウンドの機能を
決定する制御信号を出力する制御手段、とを設けたこと
を特徴とする予混合圧縮自着火機関。 - 【請求項２】 ターボ過給機を有する予混合圧縮自着火
機関の運転状態を検知する運転状態検知工程と、ターボ
過給機の駆動軸に接続され且つモータ機能及び発電機能
を有するターボコンパウンドの機能を前記運転状態検知
工程で検知された運転状態に基いて決定するターボコン
パウンド機能決定工程とを有しており、該ターボコンパ
ウンド機能決定工程では、給気量が不足している運転状
態の場合には前記ターボコンパウンドをモータとして機
能せしめ、給気量が過剰な運転状態の場合には前記ター
ボコンパウンドを発電機として機能せしめる様な制御を
行うことを特徴とする予混合圧縮自着火機関の制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141192A JP2001323825A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 予混合圧縮自着火機関及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000141192A JP2001323825A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 予混合圧縮自着火機関及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001323825A true JP2001323825A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18648342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000141192A Pending JP2001323825A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 予混合圧縮自着火機関及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001323825A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010098360A1 (ja) | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 三菱重工業株式会社 | 予混合エンジンの制御装置 |
| JP2012092785A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Isuzu Motors Ltd | ディーゼルエンジンの筒内圧制御システム |
| CN105781716A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-07-20 | 吉林大学 | 电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法 |
| CN114810336A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | 稀燃内燃机系统及具有其的车辆 |
| EP3828405B1 (de) * | 2019-11-28 | 2023-06-07 | Maximilian Geisberger | Stromaggregat zur einspeisung von insbesondere aus gasförmigen brennstoffen gewonnener energie in ein elektrisches energieversorgungsnetz und verfahren zum regeln eines solchen stromaggregats |
-
2000
- 2000-05-15 JP JP2000141192A patent/JP2001323825A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010098360A1 (ja) | 2009-02-25 | 2010-09-02 | 三菱重工業株式会社 | 予混合エンジンの制御装置 |
| CN102317601A (zh) * | 2009-02-25 | 2012-01-11 | 三菱重工业株式会社 | 预混合内燃机的控制装置 |
| US8991172B2 (en) | 2009-02-25 | 2015-03-31 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Control device of premix combustion engine |
| EP2402583A4 (en) * | 2009-02-25 | 2018-02-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Control device for pre-mixing engine |
| JP2012092785A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Isuzu Motors Ltd | ディーゼルエンジンの筒内圧制御システム |
| CN105781716A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-07-20 | 吉林大学 | 电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法 |
| EP3828405B1 (de) * | 2019-11-28 | 2023-06-07 | Maximilian Geisberger | Stromaggregat zur einspeisung von insbesondere aus gasförmigen brennstoffen gewonnener energie in ein elektrisches energieversorgungsnetz und verfahren zum regeln eines solchen stromaggregats |
| CN114810336A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-29 | 中国第一汽车股份有限公司 | 稀燃内燃机系统及具有其的车辆 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070403 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070507 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070605 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071031 |